Материалы к оценке риска здоровью населения при поступлении остаточного содержания антибиотиков тетрациклиновой группы в пищевой продукции (стр. 1 )

Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

МАТЕРИАЛЫ К ОЦЕНКЕ РИСКА ЗДОРОВЬЮ НАСЕЛЕНИЯ ПРИ ПОСТУПЛЕНИИ ОСТАТОЧНОГО СОДЕРЖАНИЯ АНТИБИОТИКОВ ТЕТРАЦИКЛИНОВОЙ ГРУППЫ В ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ

Москва, 2012

Авторский коллектив:

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (, , ).

Содержание

1. Идентификация опасности (Hazard identification) 4

Распределение в организме. 4

Основные эффекты.. 5

2. Характеристика опасности (Hazard characterization) 8

Допустимые уровни воздействия. 8

Оценка зависимости «экспозиция – эффект». 11

3. Оценка экспозиции (Dietary exposure assessment) 13

4. Характеристика риска (Risk characterization) 18

5. Оценка неопределенности результатов. 22

Приложение. 25

Список литературы.. 35

1. Идентификация опасности (Hazard identification)

Хлортетрациклины и тетрациклины являются антибактериальными препаратами широкого спектра действия с долгой историей использования для лечения животных и человека.

Группа тетрациклинов - бактериостатические антибиотики, нарушают образование комплекса между транспортной РНК и рибосомой, что приводит к подавлению синтеза белка. Тетрациклин активен в отношении грамположительных микроорганизмов: Staphylococcus spp. (в том числе Staphylococcus aureus, включая продуцирующие пенициллиназу штаммы), Streptococcus spp. (в том числе Streptococcus pneumoniae), Listeria spp., Bacillus anthracis, Clostridium spp., Actinomyces israelii; грамотрицательных микроорганизмов: Haemophilus influenzae, Haemophilus ducreyi, Bordetella pertussis, большинства энтеробактерий: Escherichia coli, Enterobacter spp., включая Enterobacter aerogenes, Klebsiella spp., Salmonella spp., Shigella spp., Yersinia pestis, Bartonella bacilliformis, Vibrio cholerae, Vibrio fetus, Rickettsia spp., Borrelia burgdorferi, Brucella spp., активен также в отношении возбудителей венерической и паховой лимфогранулемы, Treponema spp. К тетрациклину устойчивы микроорганизмы: Pseudomonas aeruginosa, Proteus spp., Serratia spp., большинство штаммов Bacteroides spp. и грибов, вирусы, бета-гемолитические стрептококки группы А (включая 44% штаммов Streptococcus pyogenes и 74 % штаммов Streptococcus faecalis).

Распределение в организме

Исследования фармакокинетики тетрациклинов показали, что в желудочно-кишечном тракте человека абсорбируется до 60% препарата, тогда как у мышей и крыс абсорбция составляет 4-9% [1]. Это является свидетельством высокой неопределенности при переносе результатов экспериментов с животных на человека.

В токсикологических экспериментах на крысах и собаках пиковые концентрации тетрациклина были обнаружены в печени и почках.

При введении белым крысам единичной дозы тетрациклина 75 мг/кг пиковые концентрации в плазме (до 3,6 мг/л) были обнаружены после 2 часов после введения, уменьшаясь до 0,5 мг/л после 6 часов. Пиковые концентрации были обнаружены в печени и почках через 2 часа после введения [2].

При введении тетрациклина гидрохлорида внутривенно собакам (10 мг/кг) наибольший уровень был обнаружен в печени и почках [3]. При поступлении пероральным путем собакам в дозе 25 мг/кг пиковые концентрации составили 3 мг/мл после 2 часов, снижаясь до уровня 0,27 после 24 часов после введения.

Выведение антибиотика происходит преимущественно с мочой. В течение 72 часов после внутривенного введения тетрациклина 2 крысам и 1 собаке в дозе 15 или 4 мг/кг, соответственно 69,2% и 19,5 % антибиотика было обнаружено в моче [2].

Существенная вариабельность приведенных результатов является свидетельством высокой неопределенности при переносе результатов экспериментов с животных на человека.

Основные эффекты

В токсикологических экспериментах установлены слабость и анорексия после введения собакам внутривенно дозы тетрациклина 50 и 100 мг/кг, а доза в 150 мг/кг вызвала удушье, общий парез и смерть в пределах нескольких часов [4]. Пероральное введение группе мышей 0, 0,31, 0,63, 1,25, 2,5 или 5 % раствора тетрациклина гидрахлорида в течение 13 недель (что эквивалентно 470, 950, 1800, 3700 или 7500 мг/кг массы тела/день, соответственно) был понижен вес у 16% самок и 5 % самцов. Увеличивалось содержание тетрациклина в костях мышей при увеличении дозы. Наблюдалась костная атрофия при уровне 1250 и 2500 мг/кг (NTP,1989) [5]. При введении группе собак 0,1, 0,3 или 1% раствора тетрациклина гидрохлорида на протяжении 24 месяцев костная структура имела желтый окрас. Интенсивность цвета соответствовала введенной дозе. Наблюдалась черно-коричневая пигментация у всех групп [6].

Высокие дозы тетрациклинов на уровне 2500 и 7500 мг/кг веса могут вызывать снижение массы тела и ограниченные жировые изменения в печени крыс. Изменений репродукции не установлено при дозе эквивалентной 18 мг/кг. Не выявлено мутагенных и тератогенных эффектов воздействия тетрациклинов. При хроническом оральном введении 2000 мг/кг окситетрациклина в течение 103 недель у самцов мышей отмечен канцерогенный эффект, но он не был признан значимым [1].

В мировой научной литературе достаточно свидетельств о том, что использование антибиотиков способствует росту резистентной флоры, не только патогенной, но и комменсалов (условно-патогенной), на фоне сохраняющейся бактерицидной или бактериостатической активности препаратов по отношению к облигатной анаэробной флоре (бифидобактерии, бактериоиды, клостридии, фузобактерии, пептострептококки, лактобактерии). Уровень комменсалов (Escherichia coli, Salmonella spp., Campylobacter spp. и Еnterococci) - является прогнозным показателем индукции резистентности бактерий на фоне антибиотикотерапии и косвенным показателем ожидаемой резистентности патогенной флоры. Мониторинговое наблюдение за устойчивостью комменсалов (Escherichia coli и Еnterococci) является показателем распространенности антибиотикорезистентности в популяции [7].

Формирующиеся изменения спектра микробного пейзажа кишечника на фоне воздействия тетрациклина в виде нарушения соотношения между анаэробной и аэробной флорой (в норме 10:1) с подавлением роста таких облигатных микроорганизмов, как лактобактерии, фузобактерии, пептострептококки, клостридии приводит к увеличению доли Escherichia coli, Salmonella spp., Campylobacter spp. and Enterococci, стафилококков и др., то есть свидетельствуют о дисбалансе микрофлоры кишечника [7, 8, 9, 10, 11, 12].

Данное нарушение микробного состава кишечной флоры определяется как синдром избыточного бактериального роста тонкой кишки (СИБР). Исследование состава микробной флоры кишечника при СИБР выявило с высокой степенью достоверность дисбиотических нарушений у обследованных 54% (95% CI, 32%-76%), в отличие от здоровых лиц 31% (95% CI, 14%-50%) [13]. По данным литературы при СИБР в составе микробной флоры преобладают Streptococci (71%), Escherichia coli (69%), Staphylococci (25%), Micrococci (22%), and Klebsiella (20%) [14, 15, 16, 17]. В российской и международной медицинской практике определен ряд заболеваний, ассоциированных с нарушением баланса кишечной микрофлоры. В соответствии с Международной классификацией болезней 10-го пересмотра [51] это такие заболевания как синдром раздраженного кишечника (СРК) с диареей (K58.0), синдром раздраженного кишечника без диареи (K58.9), запор (K59.0), воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) (K50-K51). Инициация роста факультативной флоры кишечника может увеличивать риск возникновения патологических процессов [18, 19, 20, 21, 22, 23, 24]. Таким образом, в качестве критического эффекта целесообразно рассматривать повышение устойчивой к тетрациклину микрофлоры и нарушение баланса микрофлоры кишечника, которое приводит к развитию заболеваний желудочно-кишечного тракта. Этот эффект установлен как на животных, так и на человеке.

У детского населения с нарушением баланса микрофлоры в кишечнике могут быть связаны СРК с диареей (K58.0), запор (K59.0), функциональное нарушение кишечника неуточненное (K59.9), дуоденит (K29.8, K29.9), пищевая аллергия (T78.0, T78.1, T78.4), железодефицитная анемия (D50), другие атопические дерматиты (L20.8), общий вариабельный иммунодефицит неуточненный (D83.9) [52, 53, 54].

2. Характеристика опасности (Hazard characterization)

Допустимые уровни воздействия.

Нормативы допустимых уровней тетрациклина – допустимая суточная доза (ДСД/ADI) и максимально допустимые уровни содержания в пищевых продуктах (МДУ/MRL) зафиксированы в 1990 году в тридцать шестом докладе совместного экспертного комитета по пищевым добавкам FAO/WHO (JECFA) [1].

Недействующая суточная доза (NOEL) тетрациклина установлена на уровне 2 мг в день. Основанием для этого послужили результаты исследования действия тетрациклина на людей. В качестве критического эффекта рассматривалось воздействие на микрофлору кишечника (повышение уровня резистентности колиформ). В том же исследовании определена минимальная действующая доза 20 мг в день. В качестве ключевого эффекта исследовалось изменения микрофлоры кишечника. Выбор ключевого эффекта полностью адекватен и подтвержден результатами большого числа исследований, не вызывающих сомнений. Установленная в токсикологических исследованиях недействующая суточная доза составила 18 мг/сут.

При установлении допустимой суточной дозы (3 мкг на кг веса тела в сутки) принимался фактор неопределенности 10 из-за вариабельности кишечной флоры у людей. При этом использовался консервативный подход из-за отсутствия исследований в диапазоне доз от 2 до 20 мг в сутки и отмечалось, что реальная допустимая суточная доза может быть несколько выше установленной.

В сороковом докладе совместного экспертного комитета по пищевым добавкам FAO/WHO допустимая суточная доза тетрациклинов была пересмотрена [26]. Основанием для пересмотра послужили результаты эксперимента in vitro по исследованию дозировок, эквивалентных 0,025, 0,25 и 2,5 мг/кг веса тела. Установлено, что при эквиваленте дозы 2,5 мг/кг веса тела в течение 24 часов наблюдается увеличение доли резистентных E. coli с менее, чем 20 до более, чем 50%, эта доля уменьшилась до 35% на шестой день. В контрольном эксперименте без применения тетрациклина доля резистентных e. coli не превышала 5%. При эквивалентах доз 0,025 и 0,25 мг/кг веса тела эффекта не наблюдали.

Комитет на основе данных исследований заключил, что вариабельность среди индивидуумов является малой и фактор неопределенности больше применять нецелесообразно, следовательно, в качестве допустимой суточной дозы следует принять 30 мкг на кг веса тела в сутки.

Однако подобное решение является необоснованным по следующим причинам:

1. Допустимая суточная доза устанавливается для условий потребления продуктов ежедневно в течение всей жизни и не может базироваться на данных, полученных в краткосрочном эксперименте in vitro без соответствующего анализа неопределенности, учитывающего перенос результатов, полученных in vitro на человека, данных краткосрочного исследования на воздействие в течение всей жизни [27, 28].

2. В соответствии с формулой (1), рекомендованной FAO/WHO [29], был проведен расчет допустимых суточных доз для тетрациклина и окситетрациклина для различных типов микроорганизмов.

(1)

Формула была разработана на основе модального значения MIC50 (MIC50 – минимальная концентрация антибиотика, ингибирующая рост 50% культур определенного микроорганизма), фактора запаса для учета разного рода вариабельностей, массой кишечного содержимого, веса индивидуума и биодоступности пероральной дозы антибиотика.

Значения MIC50 тетрациклина и окситетрациклина для 10 различных микроорганизмов были взяты в соответствии с WHO Food Additives Series 36, значение фактора запаса – 1, доля биодоступной пероральной дозы тетрациклинов - 0,6, масса содержимого кишечника – 220г, средняя масса индивидуума - 60 кг.

Полученные при расчете, в соответствии с формулой (1), допустимые суточные дозы для 10 различных типов микроорганизмов варьировали от 0,37 мкг/кг массы тела в отношении Clostridium spp. до 195,6 мкг/кг массы тела для Escherichia coli и Proteus spp.(таблица 1); такая высокая вариабельность результатов может указывать на необходимость включения в расчет допустимой суточной дозы дополнительного фактора неопределенности, особенно для наиболее чувствительных групп населения, например детей, проведение оценки риска здоровью с учетом особенностей этих групп.

Таблица 1

Микроорганизм	Допустимая суточная доза, мкг/кг
Escherichia coli	195,56
Bifidobacterium spp.	97,78
Bacteroides fragilis	24,44
Eubacterium spp.	12,22
Clostridium spp.	0,38
Streptococcus spp.	97,78
Fusobacterium spp.	0,76
Lactobacillus spp.	12,22
Proteus spp.	195,56
Peptostreptococcus spp.	12,22

3. Основанием для отказа от использования фактора неопределенности при установлении ДСД(ADI) тетрациклинов послужили результаты эксперимента in vitro [26]. Было показано, что изучались концентрации, эквивалентные недействующим дозам 0,025, 0,25 и 2,5 мг/кг веса тела и предложены выводы о том, что дозы 0,025, и 0,25 мг/кг веса тела являются недействующими. При этом не удалось установить, каким образом осуществлялась оценка эквивалентности доз уровням воздействия на микрофлору в хемостате. Оценка предлагаемого соотношения с применением формулы 1 показала несопоставимость полученных результатов. Это свидетельствует о высокой неопределенности данных, на основании которых недостаточно мотивировано предлагается отказаться от модифицирующего фактора 10 и допустимой суточной дозы 3 мкг/кг массы тела.

Оценка зависимости «экспозиция – эффект»

Формирование дисбаланса микробной флоры кишечника по данным исследований in vitro можно проиллюстрировать результатами математического моделирования роста факультативной микрофлоры на фоне подавления облигатной флоры, прежде всего бифидобактерий (рис. 1, приложение).

Рисунок 1 – Зависимость относительной численности кишечной микрофлоры (%) от концентрации тетрациклина

Принципиальная закономерность замещения облигатной флоры кишечника факультативной представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 –Соотношение факультативной и облигатной кишечной микрофлоры

В научных исследованиях, посвященных изучению патогенетических процессов в кишечнике [30, 31, 32, 33] представлены материалы по частоте нарушений баланса микроорганизмов различной степени при различных заболеваниях (таблица 2, 3).

Таблица 2

Частота нарушений баланса микрофлоры кишечника при различных заболеваниях (взрослые), %

Группа (код МКБ10)	Отсутствие	1 степень	2 степень	3 степень
СРК с диареей (K58.0)	0	37,8	35,1	27,0
СРК без диареи (K58.9)	0	18,6	45,8	35,6
Запор (K59.0)	0	21,2	24,2	54,5
ВЗК ( K50-K51)	0	0,00	43,7	56,3

По результатам проведенных исследований среди всего населения при указанные заболевания ассоциируются с изменением состава микрофлоры первой степени от 18,6 до 34,8% , второй степени – от 24,2 до 45,7%, третьей степени – от 27,0 до 56,3%.

Таблица 3

Частота нарушений баланса микрофлоры кишечника при различных заболеваниях (дети), %

Группа (код МКБ10)	Нарушение баланса
Отсутствие нарушений	1 степень	2 степень	3 степень
СРК с диареей (K58.0)	0	22,2	66,7	11,1
Запор (K59.0)	0	74,0	26,0	0
Функциональное нарушение кишечника неуточненное (K59.9)	0	15,0	84,0	1,0
Железодефицитная анемия (D50)	0	39,8	46,6	13,6
Другие атопические дерматиты (L20.8)	0	40,6	37,2	22,2
Дуоденит (K29.8, K29.9)	26,7	31,5	33,7	8,1
Пищевая аллергия (T78.0, T78.1, T78.4)	1,4	12,6	46,9	39,1
Общий вариабельный иммунодефицит неуточненный (D83.9)	0	2,0	80,0	18,0

Среди детского населения также установлено нарушение баланса микрофлоры кишечника при указанных заболеваниях: первой степени – от 2,0 до 74,0%, второй степени – от 26,0 до 84,0% и третьей степени – от 0,0 до 39,1%.

3. Оценка экспозиции (Dietary exposure assessment)

Оценка экспозиции проводится на основе максимальных остаточных уровней (MRL) тетрациклина для различных групп продуктов питания животного происхождения с учетом среднего уровня суточного потребления соответствующих продуктов.

Так, по данным Vol. 8 Notice to applicants and notes for guidance (Establishment of maximum residue limits (MRLs) for residues of veterinary medicinal products in foodstuffs of animal origin) (Belgium, 2003) принимается следующее суточное содержание продуктов животного происхождения в продуктовой корзине жителей стран Европы (табл. 4).

Для населения Российской Федерации предлагаются следующие суточные нормы потребления продуктов животного происхождения, используемых для оценки экспозиции тетрациклинов, установленные на основании доступных данных за г. г. (табл. 5).

Таблица 4

Суточное содержание продуктов животного происхождения в продуктовой корзине (Belgium, 2003)

Млекопитающие, кг	Домашняя птица, кг
Мышечная ткань	0,3	Мышечная ткань	0,3
Жировая ткань	0,05	Жировая ткань и кожа	0,09
Печень	0,1	Печень	0,1
Почки	0,05	Почки	0,01
Молоко	1,5	Яйца	0,1

Таблица 5